JP2005228797A - 脱ガス装置及び脱ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 正確な温度管理が可能で、安価な脱ガス装置及び脱ガス処理方法を提供する。
【解決手段】 スパッタ装置を構成する脱ガスチャンバ３０の内壁面には、照度計測部としての照度計３３が固定されており、脱ガスチャンバ３０内の照度を計測できるようになっている。照度計３３は、通知部としての表示装置３４に接続されており、照度計３３による計測結果を、スパッタ装置の外部から確認できるようになっている。照度計３３は、加熱用ランプ３２が点灯している間、連続的又は断続的にその照度を計測している。その計測結果を表示装置３４で確認することができるため、加熱用ランプ３２の寿命等によって照度が変化した場合に、これに伴う加熱温度の変化を認知することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体基板等の被処理体をランプで加熱して脱ガスを行う脱ガス装置及び脱ガス処理方法に関する。

半導体装置の製造工程において、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＷＳｉ、ＭｏＳｉ等をスパッタ装置等で成膜処理する際には、安定した膜質を確保するために清浄な雰囲気で処理をする必要がある。そのため、成膜処理の前に脱ガス装置で半導体基板の脱ガス処理を行い、下地の絶縁膜等に含まれる水分等のガスを事前に取り除いておく必要がある。

この脱ガス処理方法として、半導体基板の処理面にランプを照射して加熱する方法が広く用いられている（例えば特許文献１）。

これまでの脱ガス装置においては、厳格な温度管理が求められることは少なく、脱ガス処理を確実に行うために、加熱温度を必要温度よりも高めに設定した処理が行われることがあった。さらに、加熱中にランプが切れた場合には、インターロック機構が働いて処理を中断することは可能であるものの、寿命等によってランプの照度が徐々に低下し、加熱温度がわずかに低下する状態を検出することは困難であった。ところが、近年、プロセスの微細化や多層配線の採用が進むにつれて、過剰な加熱に起因する下地配線層へのダメージや加熱不足による不十分な脱ガス処理によって信頼性が低下するのを防ぐために、脱ガス装置にも厳格な温度管理が求められるようになっている。

特開平６−２９４１１号公報

従来、例えば、半導体基板の裏面から温度を検出する温度センサを備えた脱ガス装置が存在する。しかしながら、この方法では、半導体基板の裏面の状態（絶縁膜等の有無、種類、厚さ等）によって検出温度がばらつくため、正確な温度管理が困難であるという問題を有している。

一方、スパッタ装置等に用いられているようなガス加熱方式を採用することで、正確な温度管理が可能となる。しかしながら、ガス加熱方式は、ガスを貯留するガス貯留部、ガス貯留部に貯留されたガスを加熱するガス加熱手段、加熱ガスの給排気を行うガス供給路及びガス供給手段等を備える必要があるため、従来の装置を改造して流用することが困難になってしまううえ、装置が非常に高価になってしまうという問題を有している。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、正確な温度管理が可能で、安価な脱ガス装置及び脱ガス処理方法を提供することにある。

本発明の脱ガス装置は、被処理体を載置する載置台と、前記載置台上に載置された被処理体を加熱するためのランプと、前記ランプの照度を計測するための照度計測部とを備えたことを特徴とする。

これによれば、ランプの照度を計測可能な照度計測部を有しているため、ランプの寿命等によって照度が変化した場合に、これに伴う加熱温度の変化を検出することが可能となる。この結果、ランプの交換時期を早期に判断することが可能となったり、照度計測結果に応じてランプの照射強度を制御したりすることが可能となるため、脱ガス処理中の温度管理を正確に行うことが可能となる。

さらに、これによれば、構成が複雑で高価なガス加熱方式を採用する必要がないため、正確な温度管理を安価に行うことが可能となる。

この脱ガス装置において、前記照度計測部は複数箇所に備えられているのが望ましい。

これによれば、照度計測部が複数箇所に備えられているため、複数備えられたランプのうち一部のランプに照度の変化があった場合に、そのランプを特定又は限定することが可能となる。そのため、例えば、該当するランプの照射強度を補正することによって、被処理体の全面に渡って、ムラのない加熱を行うことが可能となる。

この脱ガス装置において、前記照度計測部は前記載置台上に備えられているのが望ましい。

これによれば、照度計測部が、被処理体が載置される載置台上に備えられているため、被処理体の加熱状況をより正確に検出することが可能となる。

この脱ガス装置において、前記照度計測部による計測結果に基づいた通知を行う通知部を備えているのが望ましい。

これによれば、照度計測部による計測結果を通知部によって認識することが可能となるため、ランプの寿命等によって照度が変化した場合に、これに伴う加熱温度の変化を検知することが可能となり、ランプの交換時期を早期に判断することが可能となる。

この脱ガス装置において、前記照度計測部による計測結果に基づいて、前記ランプの照射強度を制御可能な制御部を有するのが望ましい。

これによれば、照度計測結果に基づいてランプの照射強度を制御するため、脱ガス処理中の温度管理を正確に行うことが可能となる。

この脱ガス装置において、前記ランプと前記照度計測部とをそれぞれ複数備え、前記制御部は、前記複数のランプの照射強度を個別に制御可能であるのが望ましい。

これによれば、照度計測部が複数箇所に備えられているため、複数備えられたランプのうち一部のランプに照度の変化があった場合に、そのランプを特定又は限定することが可能となる。さらに、複数のランプの照射強度を個別に制御可能であるため、該当するランプの照射強度を補正することによって、被処理体の全面に渡って、ムラのない加熱を行うことが可能となる。

本発明の脱ガス処理方法は、被処理体をランプで加熱して脱ガスを行う脱ガス処理方法であって、前記ランプの照度を計測し、前記照度の計測結果に基づいて、前記ランプの照射強度を制御することを特徴とする。

これによれば、照度計測結果に基づいてランプの照射強度を制御するため、脱ガス処理中の温度管理を正確に行うことが可能となる。

さらに、これによれば、構成が複雑なガス加熱方式を採用する必要がないため、正確な温度管理を安価に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るスパッタ装置を、図１を用いて説明する。図１は、被処理体としての半導体基板に成膜処理を行うスパッタ装置全体の概略構成を示す模式図である。

図１に示すように、スパッタ装置１は、図示しない搬送手段を備えた搬送チャンバ１０を有している。搬送チャンバ１０の周囲には、ロードロックチャンバ２０と、脱ガス装置としての脱ガスチャンバ３０と、逆スパッタチャンバ４０と、３つのスパッタチャンバ５１〜５３が備えられており、その各々は、図示しないゲートバルブを介して搬送チャンバ１０と接続されている。また、各チャンバは、専用又は兼用の真空ポンプ（図示せず）によって、その内部を真空雰囲気とすることが可能になっている。

次に、このスパッタ装置１で半導体基板に成膜処理をする際の動作の概略を説明する。
まず、複数の半導体基板（以下、基板という）Ｗを収容したカセット（図示せず）が、ロードロックチャンバ２０内に配置されると、搬送手段が、搬送チャンバ１０を介して基板Ｗを一枚ずつ脱ガスチャンバ３０に搬送する。脱ガスチャンバ３０では、基板Ｗが加熱されて、基板Ｗに含まれる水分等の不純物（ガス）が除去される。次いで、基板Ｗは、搬送手段によって逆スパッタチャンバ４０に搬送され、表面の酸化膜などが除去された後に、スパッタチャンバ５１〜５３に搬送される。ここで、３つのスパッタチャンバ５１〜５３は、成膜する材料等に応じて、配置されるターゲットや加熱温度の設定等がそれぞれ異なっている。基板Ｗは、処理内容に応じて、３つのスパッタチャンバ５１〜５３のいずれか１つ、又は複数に順に搬送されて所定の成膜処理がなされた後に、ロードロックチャンバ２０に搬送されて、処理済の基板Ｗを収容するカセット（図示せず）に収容された後、スパッタ装置１から搬出される。

次に、脱ガスチャンバ３０を、図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態における脱ガスチャンバ３０の概略構成を示す模式図である。

脱ガスチャンバ３０の内部には、略円板形状をした載置台としてのステージ３１が備えられており、その上面には、基板Ｗが載置される。ステージ３１の上方には、複数の加熱用ランプ３２が基板Ｗを照射可能に備えられており、これらは、基板Ｗ上で均一な温度分布となるように配置されている。また、脱ガスチャンバ３０の内壁面には、照度計測部としての照度計３３が固定されており、脱ガスチャンバ３０内の照度を計測できるようになっている。照度計３３は、通知部としての表示装置３４に電気的に接続されており、照度計３３による計測結果を、スパッタ装置１の外部から確認できるようになっている。

この脱ガスチャンバ３０によって、脱ガス処理をする際には、まず、ゲートバルブを開いて、搬送手段がステージ３１上に基板Ｗを載置した後、ゲートバルブを閉じる。次いで、加熱用ランプ３２を基板Ｗに一定時間照射すると、基板Ｗは加熱され、下地の絶縁膜等に含まれる水分等が除去される。その後、ゲートバルブを開いて、搬送手段によって基板Ｗを脱ガスチャンバ３０から搬出し、次に処理すべき基板Ｗをステージ３１上に載置して、以降、上記の処理を繰り返す。

照度計３３は、加熱用ランプ３２が点灯している間、連続的又は断続的にその照度を計測しており、その計測結果は、表示装置３４の画面上に数値又はグラフ等によって示される。このため、照度と加熱温度との相関関係を、事前に実験等により把握しておくことで、加熱用ランプ３２の寿命等によって照度が変化した場合に、これに伴う加熱温度の変化を認知することができる。

以上説明したように、本実施形態の脱ガスチャンバ３０によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、照度計３３を用いて温度管理を行っているため、構成が複雑で高価なガス加熱方式を採用する必要がなく、正確な温度管理を安価に行うことが可能となる。

（２）本実施形態によれば、照度計３３による計測結果を、通知部としての表示装置３４によって認識することが可能となるため、加熱用ランプ３２の寿命等によって照度が変化した場合に、これに伴う加熱温度の変化を検知することが可能となる。この結果、加熱用ランプ３２の交換時期を早期に判断することが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を、図３及び図４を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。図３は、第２実施形態における脱ガスチャンバの概略構成を示す模式図であり、図４は、ステージの平面図である。

図３及び図４に示すように、本実施形態の脱ガスチャンバ３０には、ステージ３１上で、基板Ｗの外側の４ヶ所に照度計３３が備えられている。また、脱ガスチャンバ３０には、制御部３５が備えられている。制御部３５は、各照度計３３と表示装置３４とに接続されており、照度計３３による計測結果の検知や、表示装置３４の表示制御を行うことができる。さらに、制御部３５は、複数の加熱用ランプ３２のそれぞれに接続されており、ランプに供給する電力を制御することによって加熱用ランプ３２の照射強度を個々に制御できるようになっている。

本実施形態の脱ガスチャンバ３０は、上記のように構成されているため、制御部３５は、処理中の加熱用ランプ３２の照度を４ヶ所で検知し、一部の照度計３３が照度の変化を検知した際には、その照度計３３の近くにある加熱用ランプ３２の照射強度を補正する。また、照度の変化が、補正できない程度に大きい場合には、表示装置３４にその旨を表示するとともに、加熱用ランプ３２の交換を促す表示を行う。

以上説明したように、本実施形態の脱ガスチャンバ３０及び脱ガス処理方法によれば、前記実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、照度計３３が複数箇所に備えられているため、複数備えられた加熱用ランプ３２のうち一部のランプに照度の変化があった場合に、そのランプを特定又は限定することが可能となる。そのため、該当するランプの照射強度を補正することによって、基板Ｗの全面に渡って、ムラのない加熱を行うことが可能となる。

（２）本実施形態によれば、照度計３３が、基板Ｗが載置されるステージ３１上に備えられているため、基板Ｗの加熱状況をより正確に検出することが可能となる。

（３）本実施形態によれば、照度計３３の計測結果に基づいて加熱用ランプ３２の照射強度を制御するため、脱ガス処理中の温度管理を正確に行うことが可能となる。

（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では、ステージ３１上に基板Ｗを載置した後に、加熱用ランプ３２を照射しているが、加熱用ランプ３２が照射した状態で、基板Ｗをステージ３１に載置するようにしてもよい。

・前記実施形態では、表示装置３４に照度の計測結果を表示するようにしているが、制御部３５が照度データを温度データに変換し、加熱温度として表示するようにしてもよい。

・前記実施形態では、通知部として表示装置３４を用いて、照度の計測結果を表示するようにしているが、通知部として音響発生装置を用いて、照度の変化が所定のレベルを超えた際に警告音等を鳴らすようにしてもよい。

スパッタ装置全体の概略構成を示す模式図。 第１実施形態における脱ガスチャンバの概略構成を示す模式図。 第２実施形態における脱ガスチャンバの概略構成を示す模式図。 ステージの平面図。

符号の説明

１…スパッタ装置、１０…搬送チャンバ、２０…ロードロックチャンバ、３０…脱ガス装置としての脱ガスチャンバ、３１…載置台としてのステージ、３２…ランプとしての加熱用ランプ、３３…照度計側部としての照度計、３４…通知部としての表示装置、３５…制御部、４０…逆スパッタチャンバ、５１〜５３…スパッタチャンバ、Ｗ…被処理体としての半導体基板（基板）。

Claims (7)

1. 被処理体を載置する載置台と、
   前記載置台上に載置された被処理体を加熱するためのランプと、
   前記ランプの照度を計測するための照度計測部と、
   を備えたことを特徴とする脱ガス装置。
2. 請求項１に記載の脱ガス装置において、前記照度計測部は複数箇所に備えられていることを特徴とする脱ガス装置。
3. 請求項１又は２に記載の脱ガス装置において、前記照度計測部は前記載置台上に備えられていることを特徴とする脱ガス装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱ガス装置において、前記照度計測部による計測結果に基づいた通知を行う通知部を備えていることを特徴とする脱ガス装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱ガス装置において、前記照度計測部による計測結果に基づいて、前記ランプの照射強度を制御可能な制御部を有することを特徴とする脱ガス装置。
6. 請求項５に記載の脱ガス装置において、前記ランプと前記照度計測部とをそれぞれ複数備え、前記制御部は、前記複数のランプの照射強度を個別に制御可能であることを特徴とする脱ガス装置。
7. 被処理体をランプで加熱して脱ガスを行う脱ガス処理方法であって、前記ランプの照度を計測し、前記照度の計測結果に基づいて、前記ランプの照射強度を制御することを特徴とする脱ガス処理方法。
   
   

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